在太空中,有這樣一些孤獨的流浪者,它們從深空中悄然而來,在靠近太陽時展現無以倫比的存在感,之後又悄然離去,它們就是彗星。由於彗星的形狀像掃帚,所以在中國古代,彗星也俗稱掃帚星。
彗星通常分為彗核、彗發和彗尾三部分。彗核的直徑很小,通常只有幾公裡到十幾公裡,最小的只有幾百米,和小行星不同的是,小行星通常是由巖石或者金屬元素構成。而彗核則由水冰、乾冰、一氧化碳冰、氨冰、甲烷冰,等易揮發冰物質混合塵埃微粒構成。
隨著彗星越深入太陽系內部,越靠近太陽,受太陽輻射的影響,它的溫度越來越高,在接近太陽小於5個天文單位時,也就是通過木星軌道之後。彗核的冰物質開始升華成氣體,內部受熱後壓力逐漸增大,使氣體衝破表殼,連帶噴出塵粒,並包覆在彗核外,形成一團包圍彗核的氣體雲,讓彗核看起來模糊不清,這就是彗發。
彗發的形狀和大小與距離太陽的遠近密切相關,一般來說,離太陽越近,彗發越亮、越大,直徑可達數十萬公裡,有時還可與太陽相當,甚或超過太陽的直徑。
當彗星繼續靠近太陽,在距離大約3億公裡(2個天文單位),通過火星軌道之後。彗發物質就會延伸形成出長長的彗尾,來自彗星的氣體和塵埃會形成兩種不同的尾巴:塵埃尾和離子尾。
顧名思義,塵埃尾是由塵埃組成,離子尾主要由氣體組成,二者的形成原因和發光機制各不相同。
離子尾的形成原因與太陽風有關,太陽風是由太陽吹出的高速帶電粒子流,並帶有磁場。組成離子尾的氣體分子,被平均速度每秒300—500公裡的太陽風撞擊後,會激發成由離子和電子組成的電漿狀態。當電子和離子重新結合時,就會發光。不同離子發射出來的光顏色不同,這取決於氣體的成分,一氧化碳傾向於發出藍光,而碳分子則發出幽靈般綠色的光。
彗星的離子和太陽風都是沿著磁力線運動,最後兩者就一起形成背離太陽方向延伸的比較細長直的離子尾。
而另一方面,塵埃尾更多的受到太陽光的影響,來自太陽的光子會施加一個小但是不可避免的壓力。這些輻射壓會推動塵埃粒子形成塵埃尾,但由於壓力不像太陽風對離子尾那麼強烈,而且塵埃的顆粒有大小之分,運動速度快慢的差別,最後造成塵埃呈扇形發散,形成比較彎曲而且寬大的塵埃尾。並且往往它的軌道會落後於彗星,這意味著,兩個尾巴通常會指向兩個不同的方向!
由於陽光的反射,塵埃尾看起來是白色或者略帶黃色,這也能和離子尾明顯的區別開來。
一般彗尾長度在1000萬到1.5億公裡之間,越接近太陽越長,有的甚至長得讓人吃驚,可以橫過半個天空。比如1842Ⅰ彗星的彗尾就長達3.2億公裡,可以從太陽延伸到火星軌道。
雖然彗尾可以很長,但是彗尾的物質極為稀薄,其質量只佔總質量的1%~5%,甚至更小。密度也非常的低,每立方釐米只有幾百個原子,而你呼吸的空氣密度比它高出一百萬億倍!
1910年,哈雷彗星的尾巴掠過地球,這引起了一些公眾的恐懼,因為在彗尾中發現了致命的氣體-氰化氫。但是當然沒有發生任何對地球不利的事情,因為其劑量實在是太小,小到忽略不計。
事實上,彗星是天文愛好者們經常在夜空中能發現的天體,每年都有幾顆到幾十顆的彗星在夜空中出現。不過,通常很多彗星亮度,都不足以用肉眼或者普通望遠鏡觀察到。
如果你在夜空中連續幾天,看到一個像模糊的星星的東西,並且有著可見的長長的尾巴,你可能就發現了一顆彗星。
那麼小夥伴們,你們曾經看見過彗星嗎?
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